无机结合料击实试验

土的分类图

在土中掺入一定数量的无机结合料，并在最佳含水率下压实，既发生了一系列的物理作用，也发生了一系列的化学作用，在这一系列作用发生的同时，形成了无机结合料稳定材料的强度。无机结合料稳定材料的重要特点之一是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。在公路工程中，常用的混合料主要有无机结合料稳定混合料、沥青混合料、水泥混凝土混合料等，无机结合料稳定混合料一般作为高等级公路的基层和底基层。

无机结合料击实试验目的和适用范围

不同的无机结合料稳定土，在不同的无机结合料剂量、不同的含水率、不同的击实下可以达到不同密实度，在公路工程的施工质量控制过程中，要求在一定压实功的作用下达到最大的密实度。

本试验方法适用于在规定的试筒内，对水泥混凝土（在水泥水化前）、石灰稳定土及石灰（或水泥）粉煤灰稳定土进行击实试验，以绘制稳定土的含水率—干密度关系曲线，从而确定其最佳含水率和最大干密度。

（1）试验集料的最大粒径宜控制在37.5mm以内（方孔筛）；

（2）试验方法类别。本试验方法分甲、乙和丙三类，无机结合料细粒土一般采用甲类。

仪器设备

（1）击实筒：小型击实筒，包括内径100mm、高127mm的金属圆筒，套环高50mm，底座；大型击实筒，包括内径152mm、高170mm的金属圆筒，套环高50mm，直径151mm和高50mm的筒内垫块，底座。

击实仪

（2）多功能自控电动击实仪：击锤的底面直径50mm，总质量4.5kg。击锤在导管内的总行程为450mm。可设置击实次数，并保证击锤自由垂直落下，落高应为450mm，锤迹均匀分布于试样面。

（3）电子天平：量程4000g，感量0.01g；量程15kg，感量0.1g。各1台。

（4）方孔筛：孔径53mm、37.5mm、26.5mm、19mm、4.75mm、2.35mm的筛各一个；

（5）量筒：50ml、100ml和550ml的量筒各一个；

（6）直刮刀、刮土刀、工字形刮平尺等；

（7）拌和工具：约400mm×600mm×70mm的长方形金属盘、拌和用平台小铲等。

（8）脱模器；

（9）测定含水率用的铝盒、烘箱等其他工具；

（10）游标卡尺。

准备工作

（1）将具有代表性的风干试料（必要时，可以在50℃烘箱内烘干）用木锤捣碎或用木碾碾碎。土团均应破碎到能通过4.75mm的筛孔。但应注意不使粒料的单个颗粒破碎会不使其破碎程度超过施工中拌和机械的破碎率。

（2）如试料是细粒土，将已破碎的具有代表性的土过4.75mm筛备用。

（3）如试料中含有粒径大于4.75mm的颗粒，则先将试料过19mm的筛；如存留在19mm筛上的颗粒的含量不超过10%，则过26.5mm的筛，留作备用。

（4）每次筛分后，均应记录超尺寸颗粒的百分率P。

（5）在预定做击实试验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水率。对于细粒土，试样应不少于100g；对于中粒土，试样应不少于1000g；对于粗粒土的各种集料，试样应不少于2000g。

（6）在实验前用游标卡尺准确测量试模的内径、高和垫块的厚度，以计算试筒的容积。

实验步骤

在实验之前应将实验所需的各种仪器设备准备齐全，测量设备应满足精度要求；调试击实仪器，检查其运转是否正常。

（1）将已筛分的试样用四等分法逐次分小，至最后取出约10~15kg试料。再用四等分法将已取出的试料分成5~6份，每份试料的干质量为2.0g（对于细粒土）或2.5kg（对于各种中粒土）。

（2）预定5~6个不同含水率，依次相差0.5%~1.5%，且其中至少有两个大于或小于最佳含水率。

（3）按预定含水率制备试样。将一份试料平铺于金属盘内，将事先计算得的该份试料中应加的水量均匀地喷洒在试料上，用小铲将试料充分拌和到均匀状态，然后装入密封容器或塑料口袋内浸润备用。

浸润时间要求：黏质土12~24h，粉质土6~8h，砂类土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到4h左右，含土很少的未十分碎石、砂砾和砂可缩短到2h。浸润时间一般不超过24h。

（4）将所需的稳定剂水泥加到浸润后的试样中，并用小铲、泥刀或其他工具充分拌和到均匀状态。水泥应在土样击实前逐个加入。如有水泥的试样拌和后，应在一小时内完成下述击实试验。拌和后超过一小时的试样，应予作废（石灰稳定材料和石灰粉煤灰稳定材料除外）

（5）试筒套环与击实底板应紧密连接。将击实筒放在坚实地面上，用四分法取制备好的试样400~500g（其量应使击实后的试样等于或略高于筒高的1/5）倒入筒内，整平器表面并稍加压紧，然后将其安装到多功能自控电动击实仪上，设定所需锤击次数，进行第一层试样的击实。第一层击实完后，检查该层高度是否合适，以便调整以后几层的试样用量。用刮土刀或螺丝刀将已击实的表面“拉毛”，然后重复上述的做法，进行其余四层试样的击实。最后一层试样击实后，试样炒出筒顶的高度不得大于6mm，超出高度过大的试件应该作废。

（6）用刮土刀沿套环内壁削挖（使试样与套环脱离）后，扭动并取下套环。齐筒顶细心刮平试样，并拆除底板。如试样地面略突出筒外或有孔洞，则应细心刮平或修补。最后用工字形刮平尺齐筒顶和筒底将试样刮平。擦净试筒的外壁，称其质量m1.

（7）用脱模剂推出筒内试样。从试样内部从上到下去两个有代表性的样品（可将脱出试件用锤打碎后，用四分法采取），测定其含水率，计算至0.1%。两个试样的含水率的差值不得大于1%。擦净试筒，称其质量m2.

烘箱的温度应事先调整到110℃左右，以使放入的试样能立即在105—110℃的温度下烘干。

计算

（1）稳定材料湿密度计算

ρw=（m1—m2）/V

ρw——稳定材料的湿密度（g/cm³）

m1——试筒与湿试样的总质量（g）

m2——试筒的质量（g）

V——试筒的容积（cm³）

（2）稳定材料干密度计算，计算每次击实后稳定材料的干密度。

ρd=ρw/（1+0.01ω）

ρd——试样的干密度（g/cm³）

ω——试样的含水率（%）

（3）制图。以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制含水率—干密度曲线。曲线必须为凸形的，如试验点不足以连成完整的凸形曲线，则应进行补充实验。

无侧限抗压强度试验准备及要求

在现场按规定频率取样，按工地预定达到的压实度制备试件。每2000㎡或每工作班制备一组试件：不论稳定细粒土、中粒土或粗粒土，当多次偏差系数Cy≤10%时，可为六个试件；Cy=10%~15%时，可为九个试件；Cy＞15%时，则需13个试件。

仪器设备

（1）方孔筛：孔径53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、4.75mm和2.36mm的筛各一个。

（2）试模：

1）细粒土（最大粒径不超过9.5mm）：试模的直径×高=50mm×50mm

2）中粒土（最大粒径不超过26.5mm）：试模的直径×高=100mm×100mm

3）粗粒土（最大粒径不超过37.5,mm）：试模的直径×高=150mm×150mm

（3）电动脱模器

（4）反力架：规格为400kN以上

（5）液压千斤顶：200~1000kN

（6）钢板尺：量程200mm或300mm，最小刻度1mm

（7）游标卡尺：量程200mm或300mm

（8）电子天平：量程15kg，感量0.1g；量程4000g，感量0.01g

（9）液压试验机：可替代千斤顶和反力架，量程不少于2000kN，形成、速度可调。

（10）标准养护箱或湿气池：放在保持恒温的小房间内。

（11）路面材料强度试验仪，或其他合适的压力机。

（12）量筒、拌和工具、漏斗、大小铝盒、烘箱等。

试验准备

（1）试件的径高比一般为1:1，根据需要可成型1:1.5或1:2的试件。试件的成型根据需要的压实度水平，按照体积标准，采用静力压实法制备。

（2）将具有代表性的风干试料（必要时，可以在50℃烘箱内烘干），用木锤捣碎或用木碾碾碎，但应避免破坏粒料的原粒径。按照公称最大粒径的大一级筛，将土过筛并进行分类。

（3）在预定做实验的前一天，取有代表性的试料测定其风干含水率。对于细粒土，试样应不少于100g；对于中粒土，试样应不少于1000g；对于粗粒土，试样应不少于2000g。

（4）确定无机结合料稳定材料的最佳含水率和最大干密度。

（5）根据击实结果，称取一定质量的风干土，其质量随试件大小而变化。对Φ50mm×50mm的试件，一个试件约需干土180~210g；对于Φ100mm×100mm的试件，一个试件约需干土1700~1900g；对于Φ1500×1500mm的试件，一个试件约需干土5700~6000g

无侧限抗压强度试验步骤

（1）调试成型所需要的各种设备，检查是否运行正常；将成型用的模具擦拭干净，并涂抹机油。成型中、粗粒土时，试模筒的数量应与每组试件的个数相配套。上下垫块应与试模筒相配套，上下垫块能够刚好放入试筒内上下自由移动（一般来说，上下垫块直径比试筒内径小约0.2mm）且上下垫块完全放入试筒后，试筒内未被上下垫块占用的空间体积能满足径高比为1:1的设计要求。

（2）对于无机结合料稳定细粒土，至少应该制备六个试件；对于无机结合料稳定中粒土和粗粒土，至少应该分别制备九个和十三个试件。

（3）根据击实结果和无机结合料的配合比计算每份料的加水量、无机结合料的质量。

（4）将称好的土放在长方盘（约400mm×600mm×70mm）内。向土中加水拌料、闷料。石灰稳定材料、水泥和石灰综合稳定材料、石灰粉煤灰综合稳定材料、水泥粉煤灰综合稳定材料。可将石灰或粉煤灰和土一起拌和，将拌和均匀后的试料放在密封容器或塑料袋（封口）内浸润备用。

对于细粒土（特别是黏性土），浸润时的含水率应比最佳含水率小3%；对于中粒土和粗粒土，可按最佳含水率加水；对于水泥稳定类材料，加水量应比最佳含水率小1%~2%。

浸润时间要求：黏质土12~24h，粉质土6~8h，砂类土、砂砾土、红土砂砾、级配砂砾等可以缩短到4h左右；含土很少的未筛分碎石、砂砾及砂石可以缩短到2h。浸润时间一般不超过24h。

（5）在试件成型前1h内，加入预定数量的水泥并拌和均匀。在拌和过程中，应将预留的水（对于细粒土为3%，对于水泥稳定类为1%~2%）加入土中，使混合料达到最佳含水率。拌和均匀的加有水泥的混合料应在1h内按下述方法制成试件，超过1h的混合料应该作废。其他结合料稳定材料，混合料虽不受此限，但也应尽快制成试件。

（6）用反力架和液压千斤顶，或采用压力试验机之间。将试模配套的下压块放入试模的下部，但外露2cm左右。将称量的规定数量的稳定材料混合料分2~3次灌入试模中，每次灌入后用夯棒轻轻均匀插实。如制取Φ50mm×50mm的小试件，则可以将混合料一次倒入试模中，然后将与试模配套的上压块放入试模内，也应使其外露2cm左右（即上、下压块露出试模外的部分应该相等）。

（7）将整个试模（连同上、下压块）放到反力架内的千斤顶上（千斤顶下应放一扁球座）或压力机上，以1mm/min的加载速率加压，直到上下压柱都压入试模为止。维持压力2min。

（8）解除压力后，取下试模，放到脱模器上将试件顶出。用水泥稳定有黏性的材料（如黏质土）时，制件后可以立即脱模；用水泥稳定无黏结性细粒土时，最好过2~4h再脱模；对于中、粗粒土的无机结合料稳定材料，宜过2~6h脱模。

（9）在脱模器上取试件时，应用双手抱住试件侧面的中下部，然后沿水平方向轻轻旋转，待感觉到试件移动后，再将试件轻轻捧起，放置到试验台上。切勿直接将实践向上捧起。

（10）称实践的质量m2，小试件精确至0.01g，中试件精确至0.01g，大事件精确至0.1g。然后用游标卡尺测量试件的断面尺寸以及长度，精确至0.1mm。检查试件的高度和质量，不满足成型标准的试件作为废件。

（11）试件称量后应立即放在塑料袋中封闭，并用潮湿的毛巾覆盖，移放至养生室。